CH285204A - Procédé de décarburation de ferrochrome. - Google Patents

Description

  Procédé de déearburation de ferrochrome.    L'invention concerne un procédé de dé  carburation de ferrochrome contenant 50 à  90% de chrome, à l'état solide et sous pres  sion réduite, ladite décarburation s'accompa  gnant de l'élimination d'une très forte pro  portion du soufre également présent dans le  ferrochrome.  



  Pour la préparation de nombreux alliages  de fer contenant du chrome, il est très avan  tageux d'employer comme source clé chrome  du ferrochrome à faible teneur en carbone.  Dans l'état actuel de la technique, on prépare       généralement    le     ferrochrome    pauvre en car  bone par le procédé de réduction par le sili  cium. Les     matières    premières employées sont  principalement du minerai de chrome, du     sili-          cium    ou un alliage de silicium, et des fon  dants. L'opération s'effectue à l'état fondu,  généralement dans un four électrique à arc  découvert.

   La     réduction    du minerai de  clhrome s'effectue suivant l'équation suivante:    Fe0Cr2O3 + 2Si = 2Cr + Fe + 2SiO2    On sait également qu'on peut préparer du  ferrochrome à faible teneur en carbone et ne  contenant pas plus de 30 %lo de chrome en  chauffant un mélange du ferrochrome et d'un  oxyde métallique broyés à un état d'extrême  finesse, sous pression réduite et à une tempé  rature élevée, mais inférieure au point de fu  sion de la charge.  



  Le procédé selon la présente invention,  pour la     décarburation    de     ferrochrome    conte-    liant 50 à 90 % de chrome et des quantités  indésirables de carbone et de soufre, est du  type dans lequel on mélange le ferrochrome  à l'état finement divisé avec un oxydant fine  ment divisé et chauffe le mélange sous une       pression    inférieure à la pression atmosphé  rique et à une température suffisante pour  provoquer la décarburation, mais inférieure  au point de fusion du mélange.

   Ce procédé  est caractérisé en ce que, afin d'obtenir égale  ment une désulfuration du métal, au moins  10      lo    de l'oxygène     combiné        dudit    oxydant est  présent sous forme clé silice.  



  Les     oxydants    autres que la silice peuvent.  comprendre, par exemple, l'oxyde de chrome,  l'oxyde de fer, l'oxyde de     manganèse    et les  sels     oxygénés    tels que les carbonates.  



  Le présent procédé est     avantageusement     exécuté comme suit: lie     ferrochrome    et l'oxy  dant sont broyés à l'état     d'e=xtrême        finesse,     de préférence .à l'état de     particules    d'une di  mension inférieure à 30 microns, puis on les       mélange    intimement.  



  On forme avec ce     mélange    des comprimés  ou     agglomérés,    grâce à quoi on réalise un  contact parfait. entre les     particules    réagis  santes tout en ménageant les interstices néces  saires à. l'échappement des gaz de la réaction;  de plus, on facilite également. la manipula  tion de la charge. Des liants, tels que l'acide  chromique et l'eau peuvent servir à. la for  mation des comprimés.      Les comprimés sont chargés dans un four  à vide et chauffés dans le vide ou souts pres  sion réduite jusqu'à ce que le carbone et le  soufre aient été éliminés au degré qu'on dé  sire. La température qui convient au chauf  fage des comprimés est d'ordinaire supérieure  à 1150  C et inférieure à 1400  C (tempéra  ture de fusion).  



  Exemple:  On mélange intimement 2120 parties en  poids de     ferrochrome    riche en carbone fine  ment broyé ayant approximativement la com  position suivante:  
EMI0002.0002     
  
    Chrome <SEP> 68,11%
<tb>  Fer <SEP> 26,81%
<tb>  carbone <SEP> 4,72%
<tb>  Soufre <SEP> 0,12%
<tb>  Silicium <SEP> 1,46%       et 276 parties en poids de roche siliceuse fine  ment broyée contenant 99 % de silice, avec  42 parties en poids d'acide chromique et  79 parties en poids d'eau et on forme par  compression, avec le mélange, des     agglomérés     de forme ovale d'environ 3,18 cm de lon  gueur, 2,225 cm de largeur et 1,84 cm d'épais  seur.

   On sèche les comprimés, on les charge  dans un four et on les chauffe à une tempé  rature comprise entre 1250 et 1300  C sons  une pression absolue d'environ 2 mm de mer  cure pendant environ 25 heures. La composi  tion du produit final est environ la suivante:  
EMI0002.0004     
  
    Chrome <SEP> 66,98 <SEP> %
<tb>  Fer <SEP> 25,54 <SEP> %
<tb>  Carbone <SEP> 0,01 <SEP> %
<tb>  Soufre <SEP> 0,009 <SEP> %
<tb>  Silicium <SEP> 6,20 <SEP> %
<tb>  Silice <SEP> 1,12 <SEP> %       Les comprimés préparés de la manière dé  crite ci-dessus sont sous une forme qui con  vient immédiatement à la préparation des  alliages d'acier de qualité supérieure, en sup  primant les opérations nécessaires     d'élirmina-          tion    de la scorie et de classement propres aux  procédés de préparation par fusion.  



  Le ferrochrome pauvre en carbone pré  paré conformément à l'invention se présente    habituellement sous forme rd'un aggloméré  extrêmement compaet, d'ine porosité     uni-          l'orme,    possédant une forte eohésion, à tirain  fin, non friable et bien agglutiné, contenant  de 50 à 90% de chrome, le reste étant     essen-          de    50 à 90 % de chrome, le reste étant essen  tiellement du fer. Le carbone peut être pré  sent en quantité n'excédant pas 2 %. Dans la  composition préférée, la teneur en chrome est  comprise entre 65 et 75 % et celle en carbone  entre 0,01 et 0,06 %.

   Eon raison des interstices  qui séparent les particules agglomérées, la  densité apparente du produit est plus faible  que celle du ferrochrome pauvre en carbone  obtenu par un procédé de fusion, propriété  qui constitue un avantage métallurgique no  table. Dans la qualité à 700 %o de chrome, la  densité apparente est d'environ 6,7. La den  sité moyenne du produit peut varier entre 5,6  et 6,5 suivant la composition et le degré dle  porosité. Le produit a une couleur métallique  grise. Les surfaces des cassures sont brillantes  et ont l'aspect de grains fins an lieu de la  structure à gros grains cristalline du     ferro-          chrome    pauvre en carbone préparé par fusion.  



  Il y a avantage à effectuer la     décarbura-          tion    à une température aussi élevée que pos  sible pour diminuer la     durée    totale de séjour  dans le four. Il faut toutefois éviter une  fusion partielle de la charge qui interrom  prait la réaction prématurément par l'obs  truction des pores des comprimés et en     enm-          pêchant    ainsi les gaz mis en liberté de se dé  gager.  



  La figure unique du dessin ci-joint repré  sente un diagramme type de la constitution  du ferrochrome du. commerce     de    la qualité à       701/o    de chrome. On remarquera     que        l'eutec-          tique        correspond    à     une        teneur        d'environ         ,7        %     en carbone et que la     température    de     fusion     de     l'eutectique    est d'environ     1265     C.  



  Si l'on chauffe des     comprimés    d'un tel  ferrochrome et     d'oxydant,    à une température       supérieure        à.1265     C, mais inférieure à 1300  C,  les     surfaces        extérieures    des     comprimés    subis  sent une     décarburation    plus rapide due l'in  térieur et, lorsque la teneur en     carbone    a     di-          minué        jusqu'à        2,7        %,

          la        surface        des        compri-          més    fond en formant une pellicule qui cm-      pêche l'intérieur (le continuer à se décarburer  d'une manière efficace. On constate qu'après  ce traitement les comprimés se composent, à  l'intérieur, d'un mélange n'ayant pas réagi,  analogue à la pierre. Pour éviter cet inconvé  nient, on peut décarburer les comprimés à  une température inférieure à 1265  C, mais à  cette basse température le traitement de     dé-          carburation    se prolonge d'une manière exces  sive.  



  On a constaté qu'en réglant la variation  de la température, il est possible d'accélérer  notablement la réaction, sans compromettre  l'efficacité de la décarburation des compri  més, la variation de la température étant  fonction de la teneur en carbone à chaque  instant du traitement.

   On voit sur le     dia-          grammne    que la température de la courbe du  solidus baisse à mesure que la teneur en car  bone s'abaisse, et qu'elle monte brusquement  lorsque la teneur en carbone diminue au-des  sous de sa valeur correspondant à     l'eutec-          tique.    Par suite, on peut     augmenter    la tem  pérature de la charge au fur et à mesure des  progrès de la décarburation sans risque de  fusion, pourvu que la température du     solidus     ne soit pas notablement dépassée.

   Dans la       pratique,    la température du traitement peut  être légèrement supérieure à la courbe du     so-          lidus    pendant la première partie de la     décar-          buration,    et elle doit, diminuer au-dessous du  point de fusion du produit au moment où la  teneur en carbone eutectique est sur le point  d'être atteinte. Puis, lorsque cette teneur est  devenue inférieure à la teneur eutectique, la  température peut redevenir supérieure à celle  de la courbe du     solidus    et peut même tendre  vers la température de la courbe du liquidus  dans la dernière partie de la réaction,     lorsque     la teneur en carbone est faible.

   Cette aug  mentation de la température dans la der  nière partie de la réaction est possible, car  si le produit résiduel à forte teneur en car  bone fondait à ce moment, sa quantité serait  insuffisante pour obstruer     les    espaces intersti  tiels des comprimés et empêcher ainsi la     dé-          carburation    de s'effectuer d'une manière  efficace.

      On a constaté par exemple que, lorsqu'on  traite des comprimés de ferrochrome riche en  carbone à 70 %o de chrome environ (65 à  75 %o) et d'oxydant, la température du     soli-          dus    peut être dépassée jusqu'à atteindre une  température maximum d'environ l300  C dans  la première partie du traitement de     décarbura-          tion,    lorsque la teneur en carbone du     ferro-          chrome    en un point quelconque de la charge  est supérieure à la teneur eutectique (environ  2,7 % de carbone), sans provoquer une fu  sion partielle suffisante pour obstruer les  interstices et, par suite, détruire la porosité  des comprimés.

   Lorsque la     teneur    en carbone  à. la surface des comprimés devient voisine de  la. teneur eutectique, la valeur de la tempé  rature devient critique en raison du point. de  fusion relativement net du produit, et la tem  pérature du traitement, doit s'abaisser     au-          dessous    de la température     eutectique    (envi  ron 1265  C).     Etant    donné que les comprimés  se     décarburent        progressivement    à. des vitesses  différentes dans les différentes portions de la.

    charge, la température du chauffage doit être  maintenue inférieure à     1?65     C (ou à la tem  pérature de fusion de     L'eutectique    correspon  dant à d'autres compositions) jusqu'à ce que  la teneur en carbone des portions de la charge,  dont. la température est très voisine de celle  du four, soit en tous les points inférieurs 3  la. teneur eutectique, et, à ce moment, on peut  de nouveau élever la. température du four     au-          dessus    de la courbe du     solidus,    et, lorsque la  teneur en carbone est faible, la température  peut. devenir voisine de celle de la courbe du       liquidus    en raison de la diminution de la.

    proportion de l'élément à point. de fusion       phis    bas. Cependant, on doit avoir soin d'éle  ver la température pendant cette dernière pé  riode à une vitesse assez basse pour que le  commencement de fusion n'empêche pas la  charge de continuer à se décarburer.

Claims (1)

1. RDVENDIC ATIONS I. Procédé de décarburation de ferro- chrome contenant. 50 à 90 % de chrome et. des quantités indésirables de carbone et de soufre,

   dans lequel on mélange le ferrochrome à l'état finement divisé avec un oxydant fine ment divisé et chauffe le mélange sous une pression inférieure à la pression atmosphéri que et à une température suffisante pour provoquer la décarburation, mais inférieure au point de fusion du mélange, caractérisé en ce que, afin d'obtenir également une désulfu- ration du métal, sri moins 10 % de l'oxygène combiné dudit oxydant est présent sous la forme de silice. II.

   Ferrochrome pauvre en carbone, pré paré par le procédé suivant la revendication I et caractérisé en ce qu'il se présente sous forme d'un aggloméré extrêmement compact, d'une porosité uniforme, possédant une forte cohésion, à grain fin, non friable et bien agglutiné, contenant de 50 à 90 % de chrome, le complément étant sensiblement du fer. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé suivant la revendication I, ca ractérisé en ce que le complément de l'oxy gène combiné de l'oxydant est présent à l'état d'oxydes de chrome et de fer. 2. Procédé suivant la revendication I, ca ractérisée en ce qu'on broie le ferrochrome et l'oxydant en particules d'une grosseur infé rieure à 30 microns. 3.

   Procédé suivant la revendication I, ca ractérisé en ce que la pression pendant le processus de décarburation est maintenue à environ 2 mm de mercure. 4. Procédé suivant la revendication I, ea- ractérisé en ce qu'on forme des comprimés avec le mélange de ferrochrome à l'état de fine division et de l'oxy dant à l'état de fine division avant le chauffage. 5. Procédé suivant la revendication I, ca ractérisé en ce qu'on chauffe le mélange à une température supérieure à 1150 C et in férieure à sa température de fusion. 6.

   Procédé suivant la revendication I et la sous-revendication 4, caractérisé en ce qu'on chauffe les comprimés à une température voi sine de la température du solidus du ferro- chrome contenu dans les comprimés, jusqu'à ce que la teneur en carbone du ferrochrome soit voisine de la teneur eutectique, on règle alors la température des comprimés à une valeur légèrement inférieure au point de fusion de l'eutectique, on maintient cette tem pérature ainsi réglée jusqu'à ce que la teneur en carbone soit inférieure à la teneur eutec- tique du ferrochrome,

   puis on élève la tem pérature au-dessus de la température du soli- dus tout en veillant à ce qu'elle reste au moins légèrement inférieure à la température du liquidus du ferrochrome, cette élévation de température étant effectuée de façon que les comprimés restent poreux. 7.

   Procédé suivant la revendication I et les sous-revendications 4 et 6, caractérisé en ce qu'on chauffe les comprimés contenant du ferrochrome riche en carbone, à 65 à 75 % de chrome, et un oxydant, à une température supérieure à la température du solides du ferrochrome, mais ne dépassant pas 1300 C, jusqu'à ce que la teneur en carbone du ferro- chrome soit voisine de<B>2,7</B> /o, on abaisse la température légèrement au-dessous de 1g65 C jusqu'à ce que la teneur en carbone devienne inférieure à 2,7 0/0, puis on élève la tempéra ture de façon qu'elle atteigne au moins 1300 C,

   mais reste au moins légèrement infé rieure à la température (lu liquides du ferro- chrome. 8. Ferrochrome pauvre en carbone, suivant la revendication II, caractérisé en ce qu'il contient de 65 à 75 % de chrome, de 0,01 à. 0,06 % de carbone,

   le complément étant sen- siblement du fer. 9. Ferrochrome pauvre en carbone, sui vant la revendication II et la, sous-revendi- cation 8, caractérisé en ce qu'il possède une densité apparente comprise entre 5,6 et 6,5.